EP1291916A2 - Electric module - Google Patents

Electric module Download PDF

Info

Publication number
EP1291916A2
EP1291916A2 EP02019821A EP02019821A EP1291916A2 EP 1291916 A2 EP1291916 A2 EP 1291916A2 EP 02019821 A EP02019821 A EP 02019821A EP 02019821 A EP02019821 A EP 02019821A EP 1291916 A2 EP1291916 A2 EP 1291916A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical
heat
conductor structure
module according
electrical module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02019821A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1291916A3 (en
Inventor
Markus Gärtner
Marko Giesen
Frank O. Trommer
Peter Stadler
Thomas Schulte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delphi Technologies Inc
Original Assignee
Delphi Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Technologies Inc filed Critical Delphi Technologies Inc
Publication of EP1291916A2 publication Critical patent/EP1291916A2/en
Publication of EP1291916A3 publication Critical patent/EP1291916A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49568—Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the invention relates to an electrical module and in particular an electrical module Power module.
  • power mosfets or heat-generating there are electrical components comprising power modules the substrate made of a heat-resistant material such as ceramic or like.
  • the aim of the invention is to provide an improved electrical module, in particular electrical power module, to create that in construction as possible can be kept simple and compact and yet one optimal heat dissipation is guaranteed.
  • an electrical module in particular power module, with one of at least one metal stamped part formed conductor structure, the one hand thermally conductive with a Heat sink and on the other hand both heat conductive and electrical with at least one electrical power element and / or at least a heat-generating electrical component is connected.
  • the conductor structure preferably comprises at least one stamped-bending grid.
  • the at least one metal stamped part such as, in particular, a metal stamped grid or stamped-bent grid formed conductor structure can carry higher currents and has one relatively small electrical resistance. Through the metal punched grille distributes the heat and creates an extensive area from which the heat can be dissipated into the heat sink.
  • the person in question The conductor structure is connected to the heat sink in a heat-conducting manner and at the same time serves the electrical connection. So can a respective electrical power or component z. B. with a connection side be placed on the metal punched grid.
  • Those made of at least one stamped metal part such as, in particular, a stamped metal grid Formed conductor structure can in particular via a thermally conductive, electrically insulating medium firmly connected to the heat sink his.
  • the medium in question should preferably also be selected that the required mechanical strength is ensured.
  • the conductor structure can, for example, have a heat-conducting electrically insulating film or over a thermally conductive, electrically insulating adhesive to be firmly connected to the heat sink.
  • the insulation function In principle, however, e.g. B. also by a corresponding Coating of the heat sink (e.g. anodized layer) or the conductor structure be fulfilled.
  • the conductor structure is preferably both thermally conductive as well as an electrically conductive medium firmly connected.
  • the medium in question is expedient again to be chosen so that the required mechanical strength is ensured is.
  • the conductor structure can be, for example, a heat-conducting one as well as electrically conductive glue firmly with the respective electrical Power elements or heat-generating electrical components be connected.
  • the electrical connection in question can for example, can also be accomplished by a solder. in principle other types of connection are also possible.
  • the conductor tracks of the conductor structure can be in one or in extend over several levels.
  • electrical module is at least one electrical power element or heat-generating electrical component by an IC chip educated.
  • IC chip educated.
  • the result is a high packing density achieved.
  • electrical module is at least one electrical power element formed by a mosfet or mosfet chip.
  • a plurality of electrical power elements are preferred and / or heat-generating electrical components with the conductor structure connected.
  • a large number of mosfets or Mosfet chips can be connected to the conductor structure.
  • internal resistance e.g. B. at Mosfets the drain / source resistor, a heat source.
  • IC chips i. H. especially mosfet chips on the off at least a metal stamped part, such as a metal stamped grid Conductor structure is assembled, the one generated by the ICs Heat optimally distributed over the conductor structure and finally into the Dissipated heat sink. Given the minimal electrical resistance the conductor structure only gets a little additional heat generated.
  • the conductor structure expediently consists of a copper alloy.
  • the heat sink can advantageously comprise a finned heat sink.
  • the conductor structure can first be embedded in an insulating material.
  • a corresponding insulating material can be placed on the conductor structure be sprayed on.
  • On the insulating material on one Side of the ladder structure can e.g. B. a carrier plate, e.g. B. a conventional one Printed circuit board be applied.
  • the remaining electrical connections of those connected to the conductor structure electrical power elements or components can for example be made by bonding or the like.
  • Figure 1 shows a schematic perspective partial representation of an electrical Module 10, which is in particular an electrical power module can act.
  • the electrical module 10 comprises one of at least one metal stamped part such as a metal stamping grid or stamping bending grid Conductor structure 12.
  • This conductor structure 12 is thermally conductive on the one hand with a heat sink 14 and on the other hand both thermally conductive as well electrical with a variety of electrical power elements, in the present Case of a plurality of IC chips 16 connected. It can the IC chips 16 are, for example, Mosfet chips and in particular are performance mosfet chips. Alternatively or additionally, the in particular a conductor structure formed by at least one stamped metal grid 12 z. B. also with one or more heat-generating electrical Components be connected.
  • the basic structure of the electrical module 10 is greatly simplified schematic representation also shown again in FIG. 2.
  • the conductor structure formed from at least one metal stamped part via a heat-conducting, electrically insulating medium 18 connected to the heat sink 14.
  • the medium 18 is expedient also chosen so that the desired mechanical strength is ensured is.
  • provided medium 18 may be, for example thermally conductive, electrically insulating film or around a thermally conductive, act electrically insulating adhesive and / or the like.
  • the electrical power elements formed here, for example, by IC chips 16 are both thermally and electrically conductive Medium 20 firmly connected to the conductor structure 12. Also in this case, the medium 20 is expediently chosen so that the desired mechanical strength is ensured at the same time.
  • IC chips such as silicon chips provided Medium 20 can, for example, be both heat-conducting act as well as electrically conductive adhesive, solder or the like.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective illustration of an example again with several electrical power elements such as in particular IC chips equipped with edge part 12 ′ of the conductor structure 12 of the electrical module 10 shown in FIG. 1 3 can be seen, the relevant edge-side conductor part 12 'is at least essentially bent at right angles.
  • Figure 4 shows a schematic view of the electrical module 10 of the figure 1 from below.
  • a variety of electrical power elements 16, e.g. B. IC chips such as silicon chips with the Conductor structure 12 may be connected.
  • the conductor structure 12 can in particular consist of a copper alloy.
  • the heat sink 14 include, for example, a finned heat sink.
  • Those made of at least one stamped metal part such as, in particular, a stamped metal grid or the like formed conductor structure 12 can be relatively high Currents carry and has a relatively small electrical resistance.
  • the conductor structure 12 is used by the electrical power elements 16 generated heat distributed, so that an extensive area is created via which the heat is dissipated to the heat sink 14 can.
  • the conductor structure 12 is not only connected to the heat sink 14, it also serves the electrical connection of the electrical Power elements 16.
  • the conductor structure 12 can in particular have a ground potential and, for example, the energy supply serve. There are no additional heat-generating lines required. If 12 IC chips without housing are connected to the conductor structure, which finally housed in a single common housing can result in a relatively high packing density, while ensuring optimal heat distribution and dissipation is.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

The module (10) consists of a stamped metal blank forming a ladder arrangement (12). This is connected on one side to a heat sink (14) and on the other a number of IC chips (e.g. Power MOSFETS) providing both electrical and thermal conduction. Between the metal blank and the heat sink an insulating layer (18) is provided in the form of a foil or glue, or similar with thermal conduction properties.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Modul und insbesondere ein elektrisches Leistungsmodul.The invention relates to an electrical module and in particular an electrical module Power module.

Bei den bisher üblichen, beispielsweise Leistungsmosfets oder wärmeerzeugende elektrische Bauelemente umfassenden Leistungsmodulen besteht das Substrat aus einem hitzebeständigen Material wie Keramik oder dergleichen.In the usual, for example, power mosfets or heat-generating there are electrical components comprising power modules the substrate made of a heat-resistant material such as ceramic or like.

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes elektrisches Modul, insbesondere elektrisches Leistungsmodul, zu schaffen, das im Aufbau möglichst einfach und kompakt gehalten werden kann und bei dem dennoch eine optimale Wärmeabfuhr gewährleistet ist.The aim of the invention is to provide an improved electrical module, in particular electrical power module, to create that in construction as possible can be kept simple and compact and yet one optimal heat dissipation is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Modul, insbesondere Leistungsmodul, mit einer aus wenigstens einem Metallstanzteil gebildeten Leiterstruktur, die einerseits wärmeleitend mit einer Wärmesenke und andererseits sowohl wärmeleitend als auch elektrisch mit wenigstens einem elektrischen Leistungselement und/oder wenigstens einem wärmeerzeugenden elektrischen Bauelement verbunden ist. Dabei umfaßt die Leiterstruktur vorzugsweise wenigstens ein Stanzbiegegitter.According to the invention, this object is achieved by an electrical module, in particular power module, with one of at least one metal stamped part formed conductor structure, the one hand thermally conductive with a Heat sink and on the other hand both heat conductive and electrical with at least one electrical power element and / or at least a heat-generating electrical component is connected. there the conductor structure preferably comprises at least one stamped-bending grid.

Aufgrund dieser Ausbildung ist eine optimale Wärmeabfuhr sichergestellt und eine höhere Packungsdichte möglich. Die aus wenigstens einem Metallstanzteil wie insbesondere einem Metallstanzgitter oder Stanzbiegegitter gebildete Leiterstruktur kann höhere Ströme führen und besitzt einen relativ kleinen elektrischen Widerstand. Durch das Metallstanzgitter wird die Wärme verteilt und ein ausgedehnter Bereich geschaffen, von dem aus die Wärme in die Wärmesenke abgeführt werden kann. Die betreffende Leiterstruktur ist einerseits wärmeleitend mit der Wärmesenke verbunden und dient andererseits gleichzeitig dem elektrischen Anschluß. So kann ein jeweiliges elektrisches Leistungs- bzw. Bauelement z. B. mit einer Anschlußseite auf das Metallstanzgitter aufgesetzt werden. Dabei kann diese aus wenigstens einem Metallstanzteil wie insbesondere einem Metallstanzgitter bestehende Leiterstruktur insbesondere ein Massepotential aufweisen und beispielsweise der Energieversorgung dienen. Es ist nicht nur eine höhere Packungsdichte möglich, es ergibt sich insgesamt auch eine verbesserte Wärmeverteilung und -abfuhr. Dabei sind insbesondere auch keine zusätzlichen wärmeerzeugenden Leitungen mehr erforderlich.This training ensures optimal heat dissipation and a higher packing density possible. The at least one metal stamped part such as, in particular, a metal stamped grid or stamped-bent grid formed conductor structure can carry higher currents and has one relatively small electrical resistance. Through the metal punched grille distributes the heat and creates an extensive area from which the heat can be dissipated into the heat sink. The person in question The conductor structure is connected to the heat sink in a heat-conducting manner and at the same time serves the electrical connection. So can a respective electrical power or component z. B. with a connection side be placed on the metal punched grid. This can from at least one metal stamped part, such as in particular a metal stamped grid existing conductor structure in particular a ground potential have and serve, for example, the energy supply. It is not only a higher packing density possible, it also results overall improved heat distribution and dissipation. Here are particular also no additional heat-generating lines required.

Die aus wenigstens einem Metallstanzteil wie insbesondere einem Metallstanzgitter gebildete Leiterstruktur kann insbesondere über ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes Medium fest mit der Wärmesenke verbunden sein. Das betreffende Medium ist vorzugsweise auch so zu wählen, daß die erforderliche mechanische Festigkeit sichergestellt ist.Those made of at least one stamped metal part such as, in particular, a stamped metal grid Formed conductor structure can in particular via a thermally conductive, electrically insulating medium firmly connected to the heat sink his. The medium in question should preferably also be selected that the required mechanical strength is ensured.

Dabei kann die Leiterstruktur beispielsweise über eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Folie oder über einen wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kleber fest mit der Wärmesenke verbunden sein. Die Isolierfunktion kann grundsätzlich jedoch z. B. auch durch eine entsprechende Beschichtung des Kühlkörpers (z. B. Eloxatschicht) oder der Leiterstruktur erfüllt werden.The conductor structure can, for example, have a heat-conducting electrically insulating film or over a thermally conductive, electrically insulating adhesive to be firmly connected to the heat sink. The insulation function In principle, however, e.g. B. also by a corresponding Coating of the heat sink (e.g. anodized layer) or the conductor structure be fulfilled.

Mit den elektrischen Leistungselementen bzw. wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen ist die Leiterstruktur vorzugsweise über ein sowohl wärmeleitendes als auch ein elektrisch leitendes Medium fest verbunden. Auch in diesem Fall ist das betreffende Medium wieder zweckmäßigerweise so zu wählen, daß die erforderliche mechanische Festigkeit sichergestellt ist.With the electrical power elements or heat-generating electrical Components, the conductor structure is preferably both thermally conductive as well as an electrically conductive medium firmly connected. In this case too, the medium in question is expedient again to be chosen so that the required mechanical strength is ensured is.

Dabei kann die Leiterstruktur beispielsweise über einen sowohl wärmeleitenden als auch elektrisch leitenden Kleber fest mit den jeweiligen elektrischen Leistungselementen bzw. wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen verbunden sein. Die betreffende elektrische Verbindung kann beispielsweise auch durch ein Lot bewerkstelligt werden. Grundsätzlich sind auch andere Verbindungsarten möglich.The conductor structure can be, for example, a heat-conducting one as well as electrically conductive glue firmly with the respective electrical Power elements or heat-generating electrical components be connected. The electrical connection in question can for example, can also be accomplished by a solder. in principle other types of connection are also possible.

Die Leiterbahnen der Leiterstruktur können sich in einer oder auch in mehreren Ebenen erstrecken.The conductor tracks of the conductor structure can be in one or in extend over several levels.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Moduls ist wenigstens ein elektrisches Leistungselement bzw. wärmeerzeugendes elektrisches Bauelement durch einen IC-Chip gebildet. Dabei ist insbesondere eine kompakte Anordnung aus mehreren solchen IC-Chips möglich, denen dann ein einziges gemeinsames Gehäuse zugeordnet werden kann. Im Ergebnis wird somit eine hohe Pakkungsdichte erzielt. According to a preferred practical embodiment of the invention electrical module is at least one electrical power element or heat-generating electrical component by an IC chip educated. In particular, there is a compact arrangement of several such IC chips possible, which then a single common Housing can be assigned. The result is a high packing density achieved.

Es können u. a. beispielsweise ein oder mehrere Silicium-Chips vorgesehen.It can a. for example, one or more silicon chips are provided.

Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Moduls ist wenigstens ein elektrisches Leistungs element durch einen Mosfet bzw. Mosfet-Chip gebildet.According to a preferred practical embodiment of the invention electrical module is at least one electrical power element formed by a mosfet or mosfet chip.

Vorzugsweise ist eine Vielzahl von elektrischen Leistungselementen und/oder wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen mit der Leiterstruktur verbunden. Dabei kann insbesondere eine Vielzahl von Mosfets bzw. Mosfet-Chips mit der Leiterstruktur verbunden sein.A plurality of electrical power elements are preferred and / or heat-generating electrical components with the conductor structure connected. In particular, a large number of mosfets or Mosfet chips can be connected to the conductor structure.

Bei Leistungselementen wie insbesondere Mosfets bildet der im leitenden oder eingeschalteten Zustand gegebene Innenwiderstand, z. B. bei Mosfets der Drain/Source-Widerstand, eine Wärmequelle. Indem die zunächst gehäuselosen IC-Chips, d. h. insbesondere Mosfet-Chips auf der aus wenigstens einem Metallstanzteil wie insbesondere einem Metallstanzgitter gebildeten Leiterstruktur montiert werden, wird die von den ICs erzeugte Wärme über die Leiterstruktur optimal verteilt und schließlich in die Wärmesenke abgeführt. Angesichts des minimalen elektrischen Widerstands der Leiterstruktur wird nur in geringem Maße zusätzliche Wärme erzeugt. Indem mit der Leiterstruktur eine Wärmesenke verbunden ist, kann die von den ICs bzw. Mosfets erzeugte Wärme direkt über eine große Fläche abgeführt werden, wobei gleichzeitig über die Leiterstruktur für einen elektrischen Anschluß gesorgt ist. Die verschiedenen IC-Chips können schließlich in einem einzigen gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden. In the case of performance elements such as Mosfets in particular, this forms in the executive or switched on state given internal resistance, e.g. B. at Mosfets the drain / source resistor, a heat source. By initially housingless IC chips, i. H. especially mosfet chips on the off at least a metal stamped part, such as a metal stamped grid Conductor structure is assembled, the one generated by the ICs Heat optimally distributed over the conductor structure and finally into the Dissipated heat sink. Given the minimal electrical resistance the conductor structure only gets a little additional heat generated. By connecting a heat sink to the conductor structure, can the heat generated by the ICs or Mosfets directly over a large Surface are discharged, while at the same time over the conductor structure for one electrical connection is provided. The different IC chips can finally housed in a single common housing become.

Die Leiterstruktur besteht zweckmäßigerweise aus einer Kupferlegierung.The conductor structure expediently consists of a copper alloy.

Die Wärmesenke kann vorteilhafterweise einen gerippten Kühlkörper umfassen.The heat sink can advantageously comprise a finned heat sink.

Die Leiterstruktur kann zunächst in ein Isoliermaterial eingebettet sein. Dazu kann beispielsweise ein entsprechendes Isoliermaterial auf die Leiterstruktur aufgespritzt werden. Auf dem Isoliermaterial auf der einen Seite der Leiterstruktur kann z. B. eine Trägerplatte, z. B. eine herkömmliche Leiterplatte aufgebracht sein.The conductor structure can first be embedded in an insulating material. For this purpose, for example, a corresponding insulating material can be placed on the conductor structure be sprayed on. On the insulating material on one Side of the ladder structure can e.g. B. a carrier plate, e.g. B. a conventional one Printed circuit board be applied.

Die restlichen elektrischen Verbindungen der mit der Leiterstruktur verbundenen elektrischen Leistungselemente bzw. Bauelemente können beispielsweise durch Bonden oder dergleichen hergestellt werden.The remaining electrical connections of those connected to the conductor structure electrical power elements or components can for example be made by bonding or the like.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in dieser zeigen:

Fig. 1
eine schematische perspektivische Teildarstellung eines elektrischen Moduls,
Fig. 2
eine stark vereinfachte schematische Darstellung des Grundaufbaus des elektrischen Moduls der Figur 1,
Fig. 3
eine schematische perspektivische Darstellung eines z. B. mit IC-Chips bestückten randseitigen Teils der Leiterstruktur des elektrischen Moduls der Figur 1 und
Fig. 4
eine schematische Ansicht des elektrischen Moduls der Figur 1 von unten.
The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawings; in this show:
Fig. 1
2 shows a schematic perspective partial representation of an electrical module,
Fig. 2
2 shows a greatly simplified schematic illustration of the basic structure of the electrical module of FIG. 1,
Fig. 3
is a schematic perspective view of a z. B. equipped with IC chips on the edge part of the conductor structure of the electrical module of Figure 1 and
Fig. 4
a schematic view of the electrical module of Figure 1 from below.

Figur 1 zeigt in schematischer perspektivischer Teildarstellung ein elektrisches Modul 10, bei dem es sich insbesondere um ein elektrisches Leistungsmodul handeln kann.Figure 1 shows a schematic perspective partial representation of an electrical Module 10, which is in particular an electrical power module can act.

Das elektrische Modul 10 umfaßt eine aus wenigstens einem Metallstanzteil wie beispielsweise einem Metallstanzgitter oder Stanzbiegegitter gebildete Leiterstruktur 12. Diese Leiterstruktur 12 ist einerseits wärmeleitend mit einer Wärmesenke 14 und andererseits sowohl wärmeleitend als auch elektrisch mit einer Vielzahl von elektrischen Leistungselementen, im vorliegenden Fall einer Vielzahl von IC-Chips 16, verbunden. Dabei kann es sich bei den IC-Chips 16 beispielsweise um Mosfet-Chips und insbesondere um Leistungsmosfet-Chips handeln. Alternativ oder zusätzlich kann die insbesondere durch wenigstens ein Metallstanzgitter gebildete Leiterstruktur 12 z. B. auch mit einer oder mehreren wärmeerzeugenden elektrischen Bauelemente verbunden sein.The electrical module 10 comprises one of at least one metal stamped part such as a metal stamping grid or stamping bending grid Conductor structure 12. This conductor structure 12 is thermally conductive on the one hand with a heat sink 14 and on the other hand both thermally conductive as well electrical with a variety of electrical power elements, in the present Case of a plurality of IC chips 16 connected. It can the IC chips 16 are, for example, Mosfet chips and in particular are performance mosfet chips. Alternatively or additionally, the in particular a conductor structure formed by at least one stamped metal grid 12 z. B. also with one or more heat-generating electrical Components be connected.

Der Grundaufbau des elektrischen Moduls 10 ist in stark vereinfachter schematischer Darstellung auch nochmals in der Figur 2 gezeigt.The basic structure of the electrical module 10 is greatly simplified schematic representation also shown again in FIG. 2.

Danach ist die aus wenigstens einem Metallstanzteil gebildete Leiterstruktur über ein wärmeleitendes, elektrisch isolierendes Medium 18 fest mit der Wärmesenke 14 verbunden. Dabei ist das Medium 18 zweckmäßigerweise auch so gewählt, daß die gewünschte mechanische Festigkeit sichergestellt ist. Thereafter, the conductor structure formed from at least one metal stamped part via a heat-conducting, electrically insulating medium 18 connected to the heat sink 14. The medium 18 is expedient also chosen so that the desired mechanical strength is ensured is.

Bei dem betreffendem, zwischen der Leiterstruktur 12 und der Wärmesenke 14 vorgesehenen Medium 18 kann es sich beispielsweise um eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Folie oder um einen wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kleber und/oder dergleichen handeln.In that, between the conductor structure 12 and the heat sink 14 provided medium 18 may be, for example thermally conductive, electrically insulating film or around a thermally conductive, act electrically insulating adhesive and / or the like.

Die hier beispielsweise durch IC-Chips gebildeten elektrischen Leistungselemente 16 sind über ein sowohl wärmeleitendes als auch elektrisch leitendes Medium 20 fest mit der Leiterstruktur 12 verbunden. Auch in diesem Fall ist das Medium 20 zweckmäßigerweise wieder so gewählt, daß gleichzeitig auch die gewünschte mechanische Festigkeit sichergestellt ist.The electrical power elements formed here, for example, by IC chips 16 are both thermally and electrically conductive Medium 20 firmly connected to the conductor structure 12. Also in this In this case, the medium 20 is expediently chosen so that the desired mechanical strength is ensured at the same time.

Bei dem zwischen der Leiterstruktur 12 und den elektrischen Leistungselementen 16, z. B. IC-Chips wie beispielsweise Silicium-Chips vorgesehenen Medium 20 kann es sich beispielsweise um einen sowohl wärmeleitenden als auch elektrisch leitenden Kleber, Lot oder dergleichen handeln.In that between the conductor structure 12 and the electrical power elements 16, e.g. B. IC chips such as silicon chips provided Medium 20 can, for example, be both heat-conducting act as well as electrically conductive adhesive, solder or the like.

Figur 3 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung ein beispielsweise wieder mit mehreren elektrischen Leistungselementen wie insbesondere IC-Chips bestückten randseitigen Teil 12' der Leiterstruktur 12 des in der Figur 1 gezeigten elektrischen Moduls 10. Wie anhand dieser Figur 3 zu erkennen ist, ist das betreffende randseitige Leiterteil 12' zumindest im wesentlichen rechtwinklig abgebogen.FIG. 3 shows a schematic perspective illustration of an example again with several electrical power elements such as in particular IC chips equipped with edge part 12 ′ of the conductor structure 12 of the electrical module 10 shown in FIG. 1 3 can be seen, the relevant edge-side conductor part 12 'is at least essentially bent at right angles.

Figur 4 zeigt in schematischer Ansicht den elektrischen Modul 10 der Figur 1 von unten.Figure 4 shows a schematic view of the electrical module 10 of the figure 1 from below.

In den Figuren sind einander entsprechenden Teilen gleiche Bezugszeichen zugeordnet. In the figures, corresponding parts have the same reference numerals assigned.

Wie am besten anhand der Figuren 1 und 4 zu erkennen ist, erstrecken sich die Leiterbahnen der aus wenigstens einem Metallstanzteil wie insbesondere einem Metallstanzgitter oder dergleichen gebildeten Leiterstruktur 12 in mehreren Ebenen. Grundsätzlich ist jedoch auch eine solche Anordnung denkbar, bei der sich die Leiterbahnen der Leiterstruktur lediglich in einer Ebene erstrecken.As can best be seen from FIGS. 1 and 4, extend the conductor tracks made of at least one metal stamped part, such as in particular a metal lead frame or the like formed conductor structure 12 in several levels. In principle, however, such an arrangement is also conceivable in which the conductor tracks of the conductor structure are only in extend one level.

Gemäß den Figuren 1 bis 4 kann eine Vielzahl von elektrischen Leistungselementen 16, z. B. IC-Chips wie beispielsweise Silicium-Chips, mit der Leiterstruktur 12 verbunden sein. Die zunächst gehäuselosen IC-Chips, z. B. Mosfet-Chips, können also in einem einzigen gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden, wodurch eine relativ hohe Packungsdichte ermöglicht wird.According to Figures 1 to 4, a variety of electrical power elements 16, e.g. B. IC chips such as silicon chips with the Conductor structure 12 may be connected. The initially housingless IC chips, for. B. Mosfet chips, so can in a single common housing be accommodated, which enables a relatively high packing density becomes.

Die Leiterstruktur 12 kann insbesondere aus einer Kupferlegierung bestehen.The conductor structure 12 can in particular consist of a copper alloy.

Wie insbesondere der Figur 1 entnommen werden kann, kann die Wärmesenke 14 beispielsweise einen gerippten Kühlkörper umfassen.As can be seen in particular from FIG. 1, the heat sink 14 include, for example, a finned heat sink.

Die aus wenigstens einem Metallstanzteil wie insbesondere einem Metallstanzgitter oder dergleichen gebildete Leiterstruktur 12 kann relativ hohe Ströme führen und besitzt einen relativ kleinen elektrischen Widerstand. Durch die Leiterstruktur 12 wird die von den elektrischen Leistungselementen 16 erzeugte Wärme verteilt, so daß ein ausgedehnter Bereich geschaffen wird, über den die Wärme an die Wärmesenke 14 abgeführt werden kann. Die Leiterstruktur 12 ist nicht nur mit der Wärmesenke 14 verbunden, sie dient gleichzeitig auch dem elektrischen Anschluß der elektrischen Leistungselemente 16. Dabei kann die Leiterstruktur 12 insbesondere ein Massepotential aufweisen und beispielsweise der Energieversorgung dienen. Es sind keine zusätzlichen wärmeerzeugenden Leitungen erforderlich. Werden mit der Leiterstruktur 12 gehäuselose IC-Chips verbunden, die schließlich in einem einzigen gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden können, so ergibt sich eine relativ hohe Packungsdichte, wobei gleichzeitig für eine optimale Wärmeverteilung und -abfuhr gesorgt ist. Those made of at least one stamped metal part such as, in particular, a stamped metal grid or the like formed conductor structure 12 can be relatively high Currents carry and has a relatively small electrical resistance. The conductor structure 12 is used by the electrical power elements 16 generated heat distributed, so that an extensive area is created via which the heat is dissipated to the heat sink 14 can. The conductor structure 12 is not only connected to the heat sink 14, it also serves the electrical connection of the electrical Power elements 16. The conductor structure 12 can in particular have a ground potential and, for example, the energy supply serve. There are no additional heat-generating lines required. If 12 IC chips without housing are connected to the conductor structure, which finally housed in a single common housing can result in a relatively high packing density, while ensuring optimal heat distribution and dissipation is.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
elektrisches Modul, elektrisches Leistungsmodulelectrical module, electrical power module
1212
Leiterstruktur, Metallstanzgitter, StanzbiegegitterLadder structure, metal stamping grid, stamping bending grid
12'12 '
Teil der LeiterstrukturPart of the ladder structure
1414
Wärmesenkeheat sink
1616
elektrisches Leistungselement, IC-Chip, Mosfet-Chipelectrical power element, IC chip, Mosfet chip
1818
wärmeleitendes, isolierendes Mediumthermally conductive, insulating medium
2020
wärmeleitendes und elektrisch leitendes Mediumthermally conductive and electrically conductive medium

Claims (16)

Elektrisches Modul (10), insbesondere Leistungsmodul, mit einer aus wenigstens einem Metallstanzteil gebildeten Leiterstruktur (12), die einerseits wärmeleitend mit einer Wärmesenke (14) und andererseits sowohl wärmeleitend als auch elektrisch mit wenigstens einem elektrischen Leistungselement (16) und/oder wenigstens einem wärmeerzeugenden elektrischen Bauelement verbunden ist.Electrical module (10), in particular power module, with a conductor structure (12) formed from at least one metal stamped part, on the one hand heat-conducting with a heat sink (14) and on the other hand both thermally conductive and electrically with at least one electrical power element (16) and / or at least one heat-generating electrical component is connected. Elektrisches Modul nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (12) wenigstens ein Metallstanzgitter oder Stanzbiegegitter umfaßt.Electrical module according to claim 1,
characterized in that the conductor structure (12) comprises at least one metal stamping grid or stamping bending grid. Elektrisches Modul nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (12) über ein wärmeleitendes, elektrisch isolierenden Medium (18) fest mit der Wärmesenke (14) verbunden ist.Electrical module according to claim 1 or 2,
characterized in that the conductor structure (12) is firmly connected to the heat sink (14) via a heat-conducting, electrically insulating medium (18). Elektrisches Modul nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (12) über eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Folie (18) fest mit der Wärmesenke (14) verbunden ist. Electrical module according to claim 2,
characterized in that the conductor structure (12) is firmly connected to the heat sink (14) via a heat-conducting, electrically insulating film (18). Elektrisches Modul nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (12) über einen wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kleber (18) fest mit der Wärmesenke (14) verbunden ist.Electrical module according to claim 2,
characterized in that the conductor structure (12) is firmly connected to the heat sink (14) via a heat-conducting, electrically insulating adhesive (18). Elektrisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (12) über ein sowohl wärmeleitendes als auch elektrisch leitendes Medium (20) fest mit dem elektrischen Leistungselement (16) bzw. wärmeerzeugenden elektrischen Bauelement verbunden ist.Electrical module according to one of the preceding claims,
characterized in that the conductor structure (12) is firmly connected to the electrical power element (16) or heat-generating electrical component via a heat-conducting as well as an electrically conductive medium (20). Elektrisches Modul nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (12) über einen sowohl wärmeleitenden als auch elektrisch leitenden Kleber fest mit dem elektrischen Leistungselement (16) bzw. wärmeerzeugenden elektrischen Bauelement verbunden ist.Electrical module according to claim 5,
characterized in that the conductor structure (12) is firmly connected to the electrical power element (16) or heat-generating electrical component via a heat-conducting as well as an electrically conductive adhesive. Elektrisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leiterbahnen der Leiterstruktur (12) in mehreren Ebenen erstrecken.Electrical module according to one of the preceding claims,
characterized in that the conductor tracks of the conductor structure (12) extend in several planes. Elektrisches Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leiterbahnen der Leiterstruktur (12) in einer Ebene erstrecken. Electrical module according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the conductor tracks of the conductor structure (12) extend in one plane. Elektrisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein elektrisches Leistungselement (16) bzw. wärmeerzeugendes elektrisches Bauelement durch einen IC-Chip gebildet ist.Electrical module according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one electrical power element (16) or heat-generating electrical component is formed by an IC chip. Elektrisches Modul nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der IC-Chip (16) durch einen Silizium-Chip gebildet ist.Electrical module according to claim 9,
characterized in that the IC chip (16) is formed by a silicon chip. Elektrisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein elektrisches Leistungselement (16) durch einen Mosfet bzw. Mosfet-Chip gebildet ist.Electrical module according to one of the preceding claims,
characterized in that at least one electrical power element (16) is formed by a Mosfet or Mosfet chip. Elektrisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von elektrischen Leistungselementen (16) und/oder wärmeerzeugenden elektrischen Bauelementen mit der Leiterstruktur (12) verbunden ist.Electrical module according to one of the preceding claims,
characterized in that a plurality of electrical power elements (16) and / or heat-generating electrical components is connected to the conductor structure (12). Elektrisches Modul nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Mosfets bzw. Mosfet-Chips (16) mit der Leiterstruktur (12) verbunden ist. Electrical module according to claim 12,
characterized in that a plurality of mosfets or mosfet chips (16) are connected to the conductor structure (12). Elektrisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstruktur (12) aus einer Kupferlegierung besteht.Electrical module according to one of the preceding claims,
characterized in that the conductor structure (12) consists of a copper alloy. Elektrisches Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Wärmesenke (14) einen gerippten Kühlkörper umfaßt.Electrical module according to one of the preceding claims,
characterized in that the heat sink (14) comprises a finned heat sink.
EP02019821A 2001-09-10 2002-09-05 Electric module Withdrawn EP1291916A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10144324 2001-09-10
DE2001144324 DE10144324A1 (en) 2001-09-10 2001-09-10 Electrical module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1291916A2 true EP1291916A2 (en) 2003-03-12
EP1291916A3 EP1291916A3 (en) 2005-10-19

Family

ID=7698356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02019821A Withdrawn EP1291916A3 (en) 2001-09-10 2002-09-05 Electric module

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1291916A3 (en)
DE (1) DE10144324A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7393236B2 (en) 2005-09-02 2008-07-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Integrated thermal and electrical connection system for power devices
DE102014211524B4 (en) 2014-06-17 2022-10-20 Robert Bosch Gmbh Electronic module with a device for dissipating heat generated by a semiconductor device arranged in a plastic housing and method for producing an electronic module

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2084796A (en) * 1980-09-17 1982-04-15 Hitachi Ltd Mounting and cooling arrangements for semiconductor devices
US5212627A (en) * 1992-01-31 1993-05-18 Motorola, Inc. Electronic module housing and assembly with integral heatsink
EP0774782A2 (en) * 1995-11-15 1997-05-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor power module
DE19716674A1 (en) * 1997-04-21 1998-08-20 Siemens Ag Semiconductor component with two or more chips for multiple switch
EP0936671A1 (en) * 1998-02-12 1999-08-18 Hitachi, Ltd. Resin-moulded semiconductor hybrid module and manufacturing method thereof
WO2000049656A1 (en) * 1999-02-17 2000-08-24 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and method of manufacture thereof
DE10048377A1 (en) * 1999-10-01 2001-06-28 Fairchild Kr Semiconductor Ltd Semiconductor power module used as a power transistor comprises a conductor frame, a power switching circuit, an insulator, and a seal

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4130160A1 (en) * 1991-09-11 1993-03-25 Export Contor Aussenhandel ELECTRONIC SWITCH
DE10101086B4 (en) * 2000-01-12 2007-11-08 International Rectifier Corp., El Segundo Power module unit

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2084796A (en) * 1980-09-17 1982-04-15 Hitachi Ltd Mounting and cooling arrangements for semiconductor devices
US5212627A (en) * 1992-01-31 1993-05-18 Motorola, Inc. Electronic module housing and assembly with integral heatsink
EP0774782A2 (en) * 1995-11-15 1997-05-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor power module
DE19716674A1 (en) * 1997-04-21 1998-08-20 Siemens Ag Semiconductor component with two or more chips for multiple switch
EP0936671A1 (en) * 1998-02-12 1999-08-18 Hitachi, Ltd. Resin-moulded semiconductor hybrid module and manufacturing method thereof
WO2000049656A1 (en) * 1999-02-17 2000-08-24 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and method of manufacture thereof
DE10048377A1 (en) * 1999-10-01 2001-06-28 Fairchild Kr Semiconductor Ltd Semiconductor power module used as a power transistor comprises a conductor frame, a power switching circuit, an insulator, and a seal

Also Published As

Publication number Publication date
DE10144324A1 (en) 2003-03-27
EP1291916A3 (en) 2005-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10101086B4 (en) Power module unit
DE4218112B4 (en) Electrical apparatus, in particular switching and control apparatus for motor vehicles
DE112007001446T5 (en) Chip module for complete power train
DE10393437T5 (en) Semiconductor device assembly
DE102006008807B4 (en) Arrangement with a power semiconductor module and a cooling component
DE69017424T2 (en) BRACKET FOR A HIGH-SPEED CCD SENSOR WITH IMPROVED SIGNAL NOISE LEVEL OPERATION AND THERMAL CONTACT.
WO2009132922A2 (en) Substrate-mounted circuit module comprising components in a plurality of contact planes
EP0649565A1 (en) Fitting unit for multilayer hybrid circuit with power components
DE102013212446A1 (en) Electric circuit and method for producing an electrical circuit for driving a load
DE102015226712A1 (en) circuit board
DE19722357C1 (en) Control unit
DE19518522A1 (en) Anti-locking braking control device for vehicle
DE4335946A1 (en) Arrangement consisting of a printed circuit board
DE9308842U1 (en) Electrical assembly
DE60037650T2 (en) MULTICHIP MODULE FOR HIGH PERFORMANCE APPLICATIONS
WO2007045112A1 (en) Power housing for semiconductor chips and the arrangement thereof for heat dissipation
DE112018006380T5 (en) Circuit arrangement and electrical distribution box
EP0652694B1 (en) Control apparatus for vehicle
DE10123198A1 (en) Housing with circuit-board arrangement, has part of heat-sink extending through opening in circuit-board
EP1291916A2 (en) Electric module
EP2006910A2 (en) Power electronics module
DE112021002959T5 (en) MOUNTING STRUCTURE FOR SEMICONDUCTOR MODULES
DE19928576C2 (en) Surface mountable LED device with improved heat dissipation
DE19805492C2 (en) Circuit board
DE19648492A1 (en) Three=dimensional multi-chip module, e.g. memory module

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

AKX Designation fees paid
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20060420

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566